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1、房屋的结构布置房屋的结构布置房屋的结构布置房屋的结构布置1墙、柱高厚比验算墙、柱高厚比验算墙、柱高厚比验算墙、柱高厚比验算3刚性方案房屋的计算刚性方案房屋的计算刚性方案房屋的计算刚性方案房屋的计算3 4Back砌体结构中的过梁与圈梁砌体结构中的过梁与圈梁砌体结构中的过梁与圈梁砌体结构中的过梁与圈梁3 5砌体结构的构造要求砌体结构的构造要求砌体结构的构造要求砌体结构的构造要求6混合结构房屋房屋的空间工作和静力计算方案房屋的空间工作和静力计算方案房屋的空间工作和静力计算方案房屋的空间工作和静力计算方案2内容提要本章主要介绍混合结构房屋的空间性能及静力计算方案，墙、柱的高厚比验算方法，过梁和圈梁的设
2、计方法，砌体结构的构造要求等内容。要求了解和建立混合结构房屋空间作用的概念，掌握墙柱的高厚比验算方法，了解过梁与圈梁的设计方法，领会砌体结构的一般构造要求。 一、混合结构房屋墙体承重体系一、混合结构房屋墙体承重体系 建筑上：沿建筑物长轴方向布置的墙称为建筑上：沿建筑物长轴方向布置的墙称为纵墙，沿建筑物短轴方向布置的墙称为横墙纵墙，沿建筑物短轴方向布置的墙称为横墙 。这不同于我们平时所说的纵横。这不同于我们平时所说的纵横。 纵横墙按施工图上轴线标号来分纵横墙按施工图上轴线标号来分 。以阿拉伯数字标的是横墙轴线标号，以英以阿拉伯数字标的是横墙轴线标号，以英语字母标注的为纵墙标号语字母标注的为纵墙标
3、号 。 沿建筑物短轴方向布置的墙叫横墙，建筑沿建筑物短轴方向布置的墙叫横墙，建筑物两端的横向外墙一般称为山墙。物两端的横向外墙一般称为山墙。 二 房屋的静力计算方案 由墙、柱、基础等组成的竖向承重构件和由楼盖、屋盖等组成的水平承重构件通过互相连接，形成空间受力体系，共同承受作用在房屋上的各种荷载。有的房屋空间受力性能强，有的房屋空间受力性能弱。在进行墙体内力计算时，必须根据空间受力性能的强弱确定计算方案以用来分析荷载作用下的内力。（一）空间性能影响（一）空间性能影响系数系数房屋的空间受力性能或空间刚度可用水平荷载作用下的侧移来反映。如图所示，当房屋的空间受力性能或空间刚度可用水平荷载作用下的侧
4、移来反映。如图所示，当F作用作用在平面结构上时，其侧移为在平面结构上时，其侧移为 ，相同的相同的F作用在无山墙的纵墙承重体系的局部位置上时，作用在无山墙的纵墙承重体系的局部位置上时，由于房屋空间受力性能差，该处侧移由于房屋空间受力性能差，该处侧移 ，当有山墙时，房屋的空间受力性能大大增强，当有山墙时，房屋的空间受力性能大大增强 ，若在山墙之间还有若干横墙，则，若在山墙之间还有若干横墙，则 且接近于零。因此空间性能影响系数可取为且接近于零。因此空间性能影响系数可取为 ，式中，式中，沿建筑物短轴方向布置的墙叫横墙，建筑物两端的横向外墙一般称为山墙。 值越大，房屋空间受力性越差； 值越小，房屋空间受
5、力性能越好。 房屋的空间受力性能主要取决于楼盖或屋盖的水平刚度以及横墙间距s。而房屋的静力计算方案是按照房屋的空间工作性能来划分的，故，其划分主要是考虑考虑楼盖和屋盖的刚度及横墙间距这两个因素的影响。（表5-9）规范规定，在混合结构房屋内力计算中，根据房屋的空间工作性能，分为三种静力计算方案：（1） 刚性方案房屋横墙间距较小，屋（楼）盖水平刚度较大时，房屋的空间刚度较大，在荷载作用下，房屋的水平位移较小，在确定房屋的计算简图时，可以忽略房屋水平位移，而将屋盖或楼盖视作墙或柱的不动铰支承（图10 .3（a），这种房屋称为刚性方案房屋。一般多层住宅、办公楼、医院往往属于此类方案。（二）房（二）房屋
6、的静力计算方案屋的静力计算方案图图10.3混合结构房屋的计算简图混合结构房屋的计算简图(a) 刚性方案；刚性方案；(b) 刚弹性方案；刚弹性方案；(c) 弹性方案弹性方案 （2） 弹性方案 房屋横墙间距较大，屋盖或楼盖的水平刚度较小时，房屋的空间工作性能较差，在荷载作用下，房屋的水平位移较大，在确定房屋的计算简图时，必须考虑水平位移，把屋盖或楼盖与墙、柱的连接处视为铰接，并按不考虑空间工作的平面排架计算（图10.3(c)），这种房屋称为弹性方案房屋。一般单层厂房、仓库、礼堂、食堂等多属于弹性方案房屋。图图10.3混合结构房屋的计算简图混合结构房屋的计算简图(a) 刚性方案；刚性方案；(b) 刚
7、弹性方案；刚弹性方案；(c) 弹性方案弹性方案 （3） 刚弹性方案房屋的空间刚度介于刚性与弹性方案之间，在荷载作用下，房屋的水平位移较弹性方案小，但又不可忽略不计。这种房屋属于刚弹性方案房屋，其计算简图可用屋盖或楼盖与墙、柱连接处为具有弹性支撑的平面排架（图10.3(b)）。图图10.3混合结构房屋的计算简图混合结构房屋的计算简图(a) 刚性方案；刚性方案；(b) 刚弹性方案；刚弹性方案；(c) 弹性方案弹性方案 在计算刚弹性方案的墙、柱内力时，通常引入空间性能影响系数来反映房屋的空间作用，定义为: =1-1/chks（表5-9）。在规范中，将房屋按屋盖或楼盖的刚度划分为三种类型，并按房屋的横
8、墙间距S来确定其静力计算方案，见表10.1。表表10.1 房屋的静力计算方案房屋的静力计算方案 屋盖（楼盖）类别刚性方案 刚弹性方案弹性方案整体式、装配整体式和装配式无檩体系钢筋混凝土屋（楼）盖 S3232S72S72装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖、轻钢屋盖和有密铺望板的木屋盖或木楼盖 S2020S48S48瓦材屋面的木屋盖和轻钢屋盖 S1616S36S36 现浇楼盖的刚度大，整体性好，抗震抗冲击性能好，现浇楼盖的刚度大，整体性好，抗震抗冲击性能好，对开洞方便。缺点是摸板消耗量大，施工工期长。对开洞方便。缺点是摸板消耗量大，施工工期长。 装配式楼盖，装配装配式楼盖，装配整体式楼盖：整体式楼盖：
9、装配整体装配整体式楼盖、屋盖是将各预式楼盖、屋盖是将各预制梁或板制梁或板(包括叠合梁、包括叠合梁、叠合板中的预制部分叠合板中的预制部分)，在现场吊装就位后，通在现场吊装就位后，通过整结措施和现浇混凝过整结措施和现浇混凝土构成整体。土构成整体。 是是提提高高装装配配式式楼楼盖盖的的刚刚度度、整整体体性性和和抗抗震震性性能能的的一一种种改改进进措措施施，它它集集中中体体现现了了现现浇浇式式和和装装配配式式楼楼盖盖两两者者的的优优点点，克克 服服 了了 不不 足足 之之 处处 ！ 檩檩ln条条 沿沿屋顶屋顶长度分布的水平部件，长度分布的水平部件，一般屋面檩条是和屋面梁垂直安装一般屋面檩条是和屋面梁垂
10、直安装 。 作为刚性和刚弹性方案静力计算的房屋横墙，应具有作为刚性和刚弹性方案静力计算的房屋横墙，应具有足够的刚度，以保证房屋的空间作用，并符合下列要求：足够的刚度，以保证房屋的空间作用，并符合下列要求： 横墙中开有洞口时，洞口的水平截面面积不应超过横墙中开有洞口时，洞口的水平截面面积不应超过横墙截面面积的横墙截面面积的50%50%； 横墙的厚度不宜小于横墙的厚度不宜小于180mm180mm； 单层房屋的横墙长度不宜小于其高度，多层房屋的单层房屋的横墙长度不宜小于其高度，多层房屋的横墙长度不宜小于其总高度的横墙长度不宜小于其总高度的1/21/2。 三 墙、柱高厚比验算混合结构房屋中的墙体是受压
11、构件，除满足强度要求外，还必须有足够的稳定性。高厚比的验算是保证墙体稳定性的一项重要构造措施，以避免墙、柱在施工和使用阶段因偶然的撞击或振动等因素而出现歪斜、膨肚以致倒塌等失稳现象的发生。高厚比系指墙、柱的计算高度H0与墙厚或柱截面边长h的比值H0/h。 高厚比验算主要包括两个问题：一是允许高厚比的限值；二是墙、柱实际高厚比的确定。允许高厚比限值是在综合考虑了以往的实践经验和现阶段的材料质量及施工水平的基础上确定的。影响墙、柱容许高厚比的因素很多，如砂浆的强度等级、横墙间距、砌体类型、支承条件、截面形状和承重情况等。 矩形截面墙和柱的高厚比应满足下列条件= H0/h12其中，自承重墙允许高厚比
12、的修正系数1，对承重墙,1=1.0；对自承重墙，1值可按下列规定采用： 当h=240mm时，1=1.2当h=90mm时，1=1.5240mmh90mm时，1可按插入法取值; （一）（一） 一般墙、柱高厚比的验算一般墙、柱高厚比的验算有门窗洞口墙允许高厚比的修正系数2按下式确定：2=1-0.4bs/S bs在宽度S范围内的门窗洞口宽度(图10.4)；S相邻窗间墙或壁柱间距离（图10.4）；墙、柱的允许高厚比，见表10.2。 图图10.4 洞口宽度洞口宽度 表表10.2 墙、柱的允许高厚比墙、柱的允许高厚比值值 砂浆强度等级墙柱M2.52215M5.02416M7.5 2617(1) 整片墙的高厚
13、比验算按下式进行验算=H0/hT12确定带壁柱墙的计算高度H0时，墙长S取相邻横墙的距离。（二）带壁柱墙和带构造柱墙的高厚比验算（二）带壁柱墙和带构造柱墙的高厚比验算1 1、带壁柱墙、带壁柱墙 当墙体的窗间墙上出现集中荷载，而墙厚又不足以承担其荷载；或当墙体的长度和高度超过一定限度并影响到墙体稳定性时，常在墙身局部适当位置增设凸出墙面的壁柱以提高墙体刚度。壁柱突出墙面的尺寸一般为120mm370mm、240mm370mm、240mm490mm或根据结构计算确定。确定截面回转半径i时，带壁柱墙截面的翼缘宽度bf(图10.5（a）)应按下列规定采用： 对于多层房屋，当有门窗洞口时，可取窗间墙宽度；
14、当无门窗洞口时，每侧翼墙宽度可取壁柱高度的1/3。 对于单层房屋，取bf=b+2H/3 (b为壁柱宽度，H为墙高)，但bf不大于相邻窗间墙宽度和相邻壁柱间的距离。 (2) 壁柱间墙的高厚比计算H时，S取相邻壁柱间的距离。不论带壁柱墙的静力计算采用何种方案，带壁柱墙H的计算可一律按刚性方案考虑。壁柱间墙的高厚比可按无壁柱墙公式进行验算。对于设有钢筋混凝土圈梁的带壁柱墙，当圈梁的宽度b与相邻壁柱间的距离S之比1/30时，由于圈梁的水平刚度较大，能限制壁柱间墙体的侧向变形，所以圈梁可视为壁柱间墙的不动铰支座(图10.5(b)。(1) 带构造柱墙的高厚比验算 应按表确定墙的计算高度H0。 按下列公式验
15、算带构造柱墙体的高厚比：=H0/hc12c=1+bc/l 构造柱作为壁柱验算构造柱间墙的高厚比时，构造柱的截面高度应不小于1/30柱高，并不小于墙厚，此时柱间墙的允许高厚比不应再考虑构造柱的有利影响，柱间墙的高厚比验算同壁柱间墙。 2 2、带构造柱墙、带构造柱墙 (2) 带构造柱墙应满足下列要求 构造柱沿墙长方向的宽度不小于180mm，沿墙厚方向的边长不小于墙厚（利用构造柱作壁柱时应当不小于1/30柱高），主筋不少于412，混凝土等级不应低于C15； 构造柱对墙体允许高厚比的提高仅适于正常使用阶段； 构造柱与墙应有可靠的连接。【例例1】某办公楼平面某办公楼平面如图所示如图所示，采用预制钢筋混凝
16、土空心板，采用预制钢筋混凝土空心板，外墙厚外墙厚370mm，内纵墙及横墙厚，内纵墙及横墙厚240mm，砂浆为，砂浆为M5，底层，底层墙高墙高4.6m（下端支点取基础顶面）；隔墙厚（下端支点取基础顶面）；隔墙厚120mm，高，高3.6m，用，用M2.5砂浆；纵墙上窗洞宽砂浆；纵墙上窗洞宽1800mm，门洞宽，门洞宽1000mm，试，试验算各墙的高厚比。验算各墙的高厚比。 图图 例例 1 1办公楼平面图办公楼平面图 【解】1.确定静力计算方案及求允许高厚比最大横墙间距S=3.63=10.8m，由P173表5-10,S32m，确定为刚性方案。由P185表5-17，因承重纵横墙砂浆为M5，得=24；非
17、承重墙砂浆为M2.5,=22，非承重墙h=120mm，用插入法得1=1.44，1=1.4422=31.68。2.确定计算高度承重墙H=4.6m,S=10.8m2H=24.6=9.2m，由教材P178表5-15续表查得计算高度H0=1.0H=4.6m。非承重墙H=3.6m，一般是后砌在地面垫层上，两侧与纵墙拉结不好，故按两侧无拉结考虑，则计算高度H0=1.0H=3.6m。3.纵墙高厚比验算（1）外纵墙，基本计算公式为= H0/h2， 另墙上有窗洞故按下式计算2。S=3.6m,bs=1.8m，2=1-0.4bs/S=0.8外纵墙高厚比=H0/h=12.42=0.824=19.2满足要求（2） 内纵
18、墙S=10.8m,bs=1.0m2=1-0.4bs/S=0.96内纵墙高厚比=H0/h=19.22=0.9624=23满足要求4.横墙高厚比验算由于横墙的厚度、砌筑砂浆、墙体高度均与内纵墙相同，且横墙上无洞口，又比内纵墙短，计算高度也小，故不必进行验算。5.隔墙高厚比验算隔墙高厚比=H0/h=301=31.68满足要求【例2】某单层单跨无吊车的厂房，采用装配式无檩体系钢筋混凝土屋盖，带壁柱砖墙承重。厂房跨度为15m，全长64=24m，如图10.7所示。墙体采用 MU10砖和M5砂浆砌筑。试验算带壁柱纵墙和山墙的高厚比。 图图 例例 2单层厂房平面、侧立面图单层厂房平面、侧立面图 【解解】该房屋
19、的屋盖类别为该房屋的屋盖类别为1 1类，两端山墙（横墙）间的距离类，两端山墙（横墙）间的距离S=24mS=24m， 由由P173表5-10,S 32m32m，确定为刚性方案。，确定为刚性方案。 1.1.纵墙高厚比验算纵墙高厚比验算（1 1） 整片墙高厚比验算整片墙高厚比验算带壁柱截面几何特征（下带壁柱截面几何特征（下图）图图 带壁柱墙截面带壁柱墙截面 截面面积 A=8.125105mm2形心位置y1=148mmy2=240+250-148=342mm惯性矩I=8.86109mm4回转半径i104mm折算厚度hT=3.5i=364mm壁柱下端嵌固于室内地面以下壁柱下端嵌固于室内地面以下0.5m处
20、，柱高处，柱高H=4.2+0.5=4.7m，S=24m2H=9.4m，由，由P178表表5-15续续表查得壁柱的计算高度表查得壁柱的计算高度H0=1.0H=4.7m由表由表5-17 ，当砂浆为，当砂浆为M5时，得时，得=24，承重墙，承重墙1=1.0，洞口宽，洞口宽bs=3m，壁柱间距，壁柱间距S=6m，故，洞口的修，故，洞口的修正系数正系数2：2=0.8纵墙纵墙整片墙高厚比整片墙高厚比=12.9112=1.00.824=19.2满足要满足要求求（2） 壁柱间墙的高厚比验算壁柱间墙的高厚比验算H=4.7mS=6m2H=9.4m，由，由P178表表5-15续表得壁续表得壁柱间墙的计算高度柱间墙的
21、计算高度H0=0.4S+0.2H=3.34m纵墙壁柱间墙的高厚比纵墙壁柱间墙的高厚比=H0/h=13.9212=19.2满足要求满足要求2.开门洞山墙的高厚比验算开门洞山墙的高厚比验算（1） 整片墙的高厚比验算整片墙的高厚比验算带壁柱截面的几何特征（右带壁柱截面的几何特征（右图图）截面面积截面面积A=9.325105mm2图图 带壁柱开门洞山墙的计算截面带壁柱开门洞山墙的计算截面 形心位置y1=144mm,y2=346mm回转半径i=101mm折算厚度hT=354mm计算高度 H=6.37m(取山墙壁柱高度)S=15m32m，属刚性方案S2H=12.7m,得H0=1.0H=6.37m考虑洞口的
22、修正系数2=0.88=H0/hT=1812=1.00.8824=21.22满足要求（2） 壁柱间墙的高厚比验算墙高取两壁柱间山墙平均高度6.79m,S=5mH,由表表5-15查得壁柱间墙的计算高度H0=0.6S=0.65=3.0m考虑洞口的修正系数2=0.76=H0/h=12.512=1.00.7624=18.24满足要求四、砌体结构中的过梁、挑梁和墙梁GL表示放在门、窗或预留洞口等等洞口上的一根横梁，称作“过梁” 当墙体上开设门窗洞口时，且墙体洞口大于300mm时，为了支撑洞口上部砌体所传来的各种荷载，并将这些荷载传给门窗等洞口两边的墙，常在门窗洞口上设置横梁，该梁称为过梁 。 过梁是砌体结
23、构房屋墙体门窗洞上常用的构件，它用来承受洞口顶面以上砌体的自重及上层楼盖梁板传来的荷载。 （一）过梁（一）过梁1 1、过梁的种类及构造、过梁的种类及构造（1） 砖砌平拱过梁 采用竖砖砌筑，竖砖砌筑部分的高度不应小于240mm。 砖砌平拱过梁 砂浆M5 （2） 砖砌弧拱过梁 如图 (d)所示，采用竖砖砌筑，竖砖砌筑高度不应小于120mm，最大跨度可达4m。10.5 砌体结构中的过梁与圈梁砖砌弧拱过梁 （3） 钢筋砖过梁 在这类过梁中，砖块的砌法同一般砖墙一样，仅在过梁底部水平灰缝内配置不小于5间距不应大于120mm的纵向受力钢筋，如图 所示。钢筋伸入支座砌体内的长度不宜小于240mm，在过梁计算
24、高度内的砌筑砂浆强度不低于M2.5。 钢筋砖过梁钢钢筋筋直直径径5mm5mm，间间距距120mm120mm，根根数数2 2 砂浆层厚度砂浆层厚度30mm30mm（4） 钢筋混凝土过梁 由于砖砌过梁延性较差，跨度不宜过大，因此对较大振动荷载或可能产生不均匀沉降的房屋，应采用钢筋混凝土过梁。钢筋混凝土过梁端部支承长度不宜小于240mm。钢筋混凝土过梁 n如图所示，同一般预制钢筋混凝土梁。为满足门、窗口过梁的构造需要，可做矩形或带挑口的“L”形截面。这种过梁具有施工方便、跨度较大等优点，因而在实际砌体结构中已大量采用钢筋混凝土过梁。 2 2、过梁上的荷载、过梁上的荷载过梁上的荷载一般包括墙体荷载和梁
25、、板荷载。过梁上的荷载一般包括墙体荷载和梁、板荷载。 （1） 墙体荷载墙体荷载 对砖砌体，当过梁上的墙体高度对砖砌体，当过梁上的墙体高度hwln/3（ln为过梁的为过梁的净跨）时，应按全部墙体的均布自重采用；净跨）时，应按全部墙体的均布自重采用；当当hwln/3时，时，应按高度为应按高度为ln/3墙体的均布自重采用墙体的均布自重采用（图图 (a)、(b)）。）。 图图 （a）、）、(b)墙体荷载；墙体荷载；图图 （a）、）、(b)墙体荷载；墙体荷载；(c) 梁板荷载梁板荷载 （2 2） 梁、板荷载梁、板荷载 对砖和砌块砌体，当梁、板下的墙体高度对砖和砌块砌体，当梁、板下的墙体高度hwhwlnl
26、n时（时（lnln为过梁的净跨），应计入梁、板传来的荷载；当梁、板下的为过梁的净跨），应计入梁、板传来的荷载；当梁、板下的墙体高度墙体高度hwlnhwln时，可不考虑梁、板荷载。时，可不考虑梁、板荷载。3 3、过梁的计算、过梁的计算（1） 砖砌过梁的破坏特征 过梁受荷载后，和受弯构件一样，上部受压、下部受拉。随着荷载的增大，当跨中正截面的拉应力或支座斜截面上的主拉应力超过砌体的抗拉强度时，跨中受拉区将出现垂直裂缝，支座附近出现45的阶梯形斜裂缝。10.5 砌体结构中的过梁与圈梁图图 砖砌过梁的破坏形式砖砌过梁的破坏形式 对砖砌平拱过梁下部的拉力将由两端支座提供的推力来对砖砌平拱过梁下部的拉力将由两端支座提供的推力来平衡（平衡（图图10.25(a)10.25(a)）；对钢筋砖过梁下部的拉力将由钢筋承）；对钢筋砖过梁下部的拉力将由钢筋承受（受（图图10.25(b)10.25(b)）。）。10.5 砌体结构中的过梁与圈梁砖砌过梁钢筋砖过梁过梁像一个三铰拱一样地工作，过梁可能发生三种破坏： 过梁跨中正截面受弯承载力不足而破坏； 过梁支座附近斜截面受剪承载力不足而破坏； 过梁支座处水平灰缝因受剪不足而发生支座滑动破坏。 10.5 砌体结构中的过梁与圈梁（2）砖砌平拱过梁的承载力计算A、B、（3）钢筋砖过梁的承载力计算A、B、M0.85fyh0As（4）钢筋混凝土过梁的计算
